Una nuova micro batteria per alimentare le applicazioni Smart Dust
(rinnovabili.it) – I progressi della microelettronica stanno rendendo la tecnologia sempre più piccola ma non per questo meno potente. Basta osservare i moderni smartphone, strumenti tascabili in grado di offrire una potenza di calcolo simile a quella dei laptop. E la tendenza alla miniaturizzazione dei componenti e dei circuiti elettronici non accenna ad esaurirsi. Ma se sul lato applicativo, i dispositivi non mancano, da quello energetico si fa fatica a trovare fonti d’alimentazione sempre più piccole. Soprattutto quando si ha a che fare con computer o dispositivi su scala millimetrica. La risposta della ricerca a questa sfida percorre oggi due strade: la raccolta dell’energia ambientale e le microbatterie.
Sono dispositivi di raccolta, ad esempio, i generatori micro-termoelettrici che convertono il calore in elettricità. O i sistemi piezoelettrici capaci di trasformare in elettricità l’energia vibrazionale. La maggior parte di queste soluzioni, tuttavia, non è ancora in grado di assicurare un’alimentazione costante. E in alcuni casi casi la loro potenza di uscita è troppo bassa per essere tecnicamente utile.
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Questi problemi potrebbero essere superati dalle microbatterie. Peccato che miniaturizzare i sistemi di accumulo non sia così semplice come ridurre la dimensione dei circuiti elettronici. fabbricare una microbatteria su chip utilizzando le stesse tecnologie standard impiegate per quelle di grandi dimensioni, porterebbe a buone prestazioni ma difficilmente si potrebbe scendere sotto il millimetro quadrato.
La tecnologia dei micro-origami
Oggi tuttavia un gruppo di scienziati è convinto d’aver trovato una soluzione valida. I ricercatori della Chemnitz University of Technology, in collaborazione con il Leibniz Institute for Solid State and Materials Research di Dresda e il Changchun Institute of Applied Chemistry, hanno creato una batteria su scala sub-millimetrica, in grado di alimentare per ore un mini computer.
L’obiettivo del team era mettere a punto un dispositivo che concretizzasse il sogno della Smart Dust (letteralmente polvere intelligente), ipotetica rete costituita da sistemi microelettromeccanici wireless dotati di sensori, telecamere e meccanismi utili a trasmettere dati.
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Gli scienziati hanno progettato una microbatteria con un diametro significativamente inferiore a un millimetro quadrato, integrabile su un chip, e con densità di energia di 100 microwattora per centimetro quadrato. Per raggiungere l’obiettivo, il team ha impiegato una tecnica di auto-assemblaggio nota come micro-origami che permette di piegare ed avvolgere tutti componenti della batteria sotto forma di sottili starti 2D in micro-architetture 3D. Utilizzando questo metodo, il team di ricerca ha prodotto microbatterie ricaricabili che potrebbero alimentare i chip dei computer più piccoli del mondo per circa dieci ore. I risultati della ricerca sono stati pubblicati su Advanced Energy Materials (testo in inglese).